JP3412362B2 - Exhaust particulate processing equipment for internal combustion engines - Google Patents

Exhaust particulate processing equipment for internal combustion engines

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JP3412362B2
JP3412362B2 JP27100695A JP27100695A JP3412362B2 JP 3412362 B2 JP3412362 B2 JP 3412362B2 JP 27100695 A JP27100695 A JP 27100695A JP 27100695 A JP27100695 A JP 27100695A JP 3412362 B2 JP3412362 B2 JP 3412362B2
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filter element
exhaust
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internal combustion
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の排気中
に含まれる微粒子を捕集し、当該捕集した排気微粒子を
処理する排気微粒子処理装置の改良に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an improvement of an exhaust particle processing apparatus for collecting particles contained in exhaust gas of an internal combustion engine and treating the collected exhaust particles.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、内燃機関の排気中に含まれる煤等
の排気微粒子(パティキュレート)が大気中に排出され
るのを防止するため、排気通路にセラミック等からなる
フィルタエレメントを介装し、このフィルタエレメント
によって排気微粒子を捕集する排気微粒子処理装置が使
われている。
2. Description of the Related Art Conventionally, in order to prevent exhaust particulates (particulates) such as soot contained in exhaust gas of an internal combustion engine from being discharged into the atmosphere, a filter element made of ceramic or the like is provided in an exhaust passage. An exhaust particulate treatment device that collects exhaust particulate by this filter element is used.

【0003】しかし、捕集された排気微粒子がフィルタ
エレメントに堆積すると、フィルタエレメントの目詰ま
りによって排気圧力が上昇し機関性能の低下・燃費の悪
化等を招くようになるため、フィルタエレメント近傍に
電気ヒータ等の加熱手段を配設し、捕集した排気微粒子
を内燃機関の停止後に加熱手段によって燃焼除去するこ
とでフィルタエレメントの再生を図るようにしている
(特開平4−224218号公報参照)。
However, if the collected exhaust particulates are deposited on the filter element, clogging of the filter element increases the exhaust pressure, resulting in deterioration of engine performance and deterioration of fuel consumption. A heating means such as a heater is provided, and the collected exhaust fine particles are burned and removed by the heating means after the internal combustion engine is stopped to regenerate the filter element (see Japanese Patent Laid-Open No. 4-224218).

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
排気微粒子処理装置にあっては、フィルタエレメントの
再生処理時に再生用空気が不足し、再生効率の低下を招
いていたため、フィルタエレメントを内装するフィルタ
ケースに外気連通部を複数設け、フィルタエレメントの
再生処理時にフィルタケース内に自然対流を発生させる
ことで、再生用空気を効率良く供給できるようにした排
気微粒子処理装置が考えられた。
However, in the conventional exhaust particulate treatment apparatus, the regeneration air is insufficient during the regeneration treatment of the filter element, which leads to a reduction in regeneration efficiency. Therefore, a filter incorporating the filter element is used. An exhaust particulate treatment device has been conceived in which a plurality of outside air communicating portions are provided in the case, and natural convection is generated in the filter case at the time of regeneration processing of the filter element so that regeneration air can be efficiently supplied.

【0005】ところが、かかる排気微粒子処理装置にお
いては、フィルタエレメントに堆積した排気微粒子を自
然対流によって供給される再生用空気で燃焼させる構造
であるため、フィルタエレメントの下部側に比べ上部側
が加熱されやすく、ヒータの発熱をフィルタエレメント
全体に均等に分布させることが困難であるという問題点
が存在していた。また、内燃機関の停止後にフィルタエ
レメントの再生処理を行うため、ヒータへの通電量を極
力減らし、バッテリの消費電力を抑制したいという要求
も存在していた。
However, in such an exhaust particulate treatment apparatus, since the exhaust particulates deposited on the filter element are burned by the regeneration air supplied by natural convection, the upper side of the filter element is more easily heated than the lower side. However, there is a problem in that it is difficult to evenly distribute the heat generated by the heater over the entire filter element. In addition, there is also a demand to reduce the amount of electricity supplied to the heater as much as possible to suppress the power consumption of the battery because the filter element is regenerated after the internal combustion engine is stopped.

【0006】そこで、本発明は以上のような従来の問題
点に鑑み、フィルタエレメント下部側のヒータの発熱量
を上部側の発熱量より大きくすることで、自然対流を利
用しフィルタエレメント全体の温度を均一化すると共
に、ヒータの消費電力を低減することを課題とする。
In view of the conventional problems as described above, the present invention uses natural convection to increase the temperature of the entire filter element by making the heat generation amount of the heater on the lower side of the filter element larger than that of the heater on the upper side. It is an object to make the heater uniform and reduce the power consumption of the heater.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】このため、請求項1記載
の発明は、内燃機関の排気通路に、排気中の排気微粒子
を捕集する略中空円筒状のフィルタエレメントを内装す
るフィルタケースを備え、捕集した排気微粒子を電熱ヒ
ータにより燃焼除去することで前記フィルタエレメント
を再生するようにした内燃機関の排気微粒子処理装置に
おいて、前記電熱ヒータは、薄板の電導体から形成さ
れ、前記フィルタエレメント内周に嵌合する円筒形状で
あり、かつ、電気抵抗の増加によって発熱するように円
筒形状の周壁にスリットが設けられている構成であり、
前記電熱ヒータの鉛直方向下部側におけるスリットを、
鉛直方向上部側におけるスリットより密に形成すること
で、前記電熱ヒータの鉛直方向下部側の発熱量を、鉛直
方向上部側の発熱量より大きくした。
For this reason, the invention according to claim 1 is provided with a filter case having a substantially hollow cylindrical filter element for trapping exhaust particulates in exhaust gas, which is provided in an exhaust passage of an internal combustion engine. In the exhaust particulate treatment device for an internal combustion engine, in which the filter element is regenerated by burning and removing the collected exhaust particulate by an electric heater, the electrothermal heater is formed of a thin conductor.
It has a cylindrical shape that fits inside the filter element.
There is a circle so that heat is generated due to an increase in electrical resistance.
It is a configuration in which a slit is provided on the cylindrical peripheral wall,
The slit on the lower side in the vertical direction of the electric heater,
Make it denser than the slit on the upper side in the vertical direction
Then, the amount of heat generated on the lower side in the vertical direction of the electric heater is made larger than the amount of heat generated on the upper side in the vertical direction.

【0008】[0008]

【0009】請求項2記載の発明は、前記電熱ヒータの
鉛直方向略下半分のスリットを、鉛直方向略上半分のス
リットより密に形成した。請求項3記載の発明は、前記
電熱ヒータの鉛直方向下部から上部にかけて、前記スリ
ットが密から粗に連続的に変化するように形成した。
求項4記載の発明は、前記フィルタエレメントを略水平
にし、該フィルタエレメントを略鉛直方向上下に並列に
複数配置する構成とした場合に、前記フィルタエレメン
トに嵌合された電熱ヒータのスリットを、複数の電熱ヒ
ータを並列に配置した全体としても、鉛直方向上部側よ
り下部側が密となるように形成した。
According to a second aspect of the present invention, the slit in the lower half of the electric heater in the vertical direction is formed more densely than the slit in the upper half in the vertical direction. According to a third aspect of the present invention, the slits are formed so as to continuously change from dense to coarse from the lower portion to the upper portion in the vertical direction of the electric heater. Contract
In the invention according to claim 4 , when the filter element is substantially horizontal and a plurality of the filter elements are arranged in parallel in a substantially vertical direction, a slit of an electric heater fitted to the filter element is provided. Even in the case where a plurality of electric heaters are arranged in parallel, the lower side is denser than the upper side in the vertical direction.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下、添付された図面を参照して
本発明を詳述する。まず、本発明の前提となっている排
気微粒子処理装置の構成を説明する。図1及び2は、縦
置型又は横置型の排気微粒子処理装置を示しており、図
示しない内燃機関のエキゾーストマニホルドに接続され
る排気通路101に、ヒータ105を備えた中空円筒状
のセラミック等からなる多孔質性のフィルタエレメント
104を略鉛直(図1)又は略水平(図2)に内装した
フィルタケース102が介装されている。このフィルタ
エレメント104は、排気上流側の開口端より機関から
の排気を、その中空円筒の内周部に導入するが、排気下
流側の端部が後述するように閉塞されているので、内周
部に導入された排気を、中空円筒の外周部へと通過させ
ることになる。つまり、中空円筒の内周側から外周側へ
排気が通過する際に、フィルタエレメント104に排気
中の排気微粒子が捕集されるようになっている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First, the structure of the exhaust particulate treatment system which is the premise of the present invention will be described. 1 and 2 show a vertical or horizontal exhaust particulate treatment apparatus, which is made of a hollow cylindrical ceramic or the like having a heater 105 in an exhaust passage 101 connected to an exhaust manifold of an internal combustion engine (not shown). A filter case 102 in which a porous filter element 104 is installed substantially vertically (FIG. 1) or substantially horizontally (FIG. 2) is interposed. The filter element 104 introduces the exhaust gas from the engine from the open end on the exhaust upstream side into the inner peripheral portion of the hollow cylinder, but since the end portion on the exhaust downstream side is closed as described later, the inner peripheral portion is closed. The exhaust gas introduced into the section is passed to the outer peripheral portion of the hollow cylinder. That is, when the exhaust gas passes from the inner peripheral side to the outer peripheral side of the hollow cylinder, the exhaust particulates in the exhaust are collected by the filter element 104.

【0011】フィルタエレメント104が捕集した排気
微粒子を通電加熱して燃焼させるためのヒータ105
は、SUS系統或いはFe−Cr−Al系統、又はNi
−Cr−Fe系統の薄板の電気発熱体(電導体)を用い
ており、フィルタエレメント104の中空円筒内周に嵌
合すべく円筒形状に形成されている。なお、本実施例で
は、ヒータ105をフィルタエレメント104の中空円
筒内周面、すなわち、排気の流入面に内接させて備える
ようにしているが、フィルタエレメント104の内部、
或いは外周面に設けるようにしても良い。
A heater 105 for electrically heating and burning the exhaust particulates collected by the filter element 104.
Is SUS system or Fe-Cr-Al system, or Ni
A thin-plate electric heating element (electric conductor) of the —Cr—Fe system is used, and is formed in a cylindrical shape so as to fit to the inner circumference of the hollow cylinder of the filter element 104. In the present embodiment, the heater 105 is provided so as to be inscribed on the inner peripheral surface of the hollow cylinder of the filter element 104, that is, the inflow surface of the exhaust gas, but inside the filter element 104,
Alternatively, it may be provided on the outer peripheral surface.

【0012】また、ヒータ105の排気下流側は板状部
材で構成される閉塞部105bにより閉塞されており、
閉塞部105bには、ヒータ105へ通電するための電
極105aが設けられ、この電極105aはフィルタケ
ース102とは電気的に絶縁されて外部へ導出されるよ
うになっている。一方、排気上流側開口部105cは、
フィルタケース102によって接地されている。前記電
極105aは、再生スイッチ、再生用タイマ・リレー、
再生・警告ランプ等からなるヒータ駆動回路106を介
してバッテリに接続され、後述するように所定条件下
で、かつ、機関の運転停止時に、バッテリを介して所定
時間、例えば、10分間通電加熱されるようになってい
る。さらに、前記フィルタケース102の下部の周壁に
は、フィルタエレメント104の再生処理時に再生用空
気としての外気を導入する外気連通部107が複数形成
されている。
Further, the exhaust gas downstream side of the heater 105 is closed by a closing portion 105b composed of a plate-like member,
An electrode 105a for energizing the heater 105 is provided on the closed portion 105b, and the electrode 105a is electrically insulated from the filter case 102 and led out to the outside. On the other hand, the exhaust upstream side opening 105c is
It is grounded by the filter case 102. The electrode 105a includes a regeneration switch, a regeneration timer / relay,
It is connected to a battery through a heater drive circuit 106 including a regeneration / warning lamp and the like, and is electrically heated for a predetermined time, for example, 10 minutes, through the battery under a predetermined condition and when the engine is stopped as described later. It has become so. Further, a plurality of outside air communicating portions 107 for introducing outside air as regeneration air during regeneration processing of the filter element 104 are formed on the lower peripheral wall of the filter case 102.

【0013】なお、フィルタエレメント104の上流側
の排気通路101には、フィルタエレメント104の再
生時期を検出するための排気圧力センサ等から構成され
るフィルタエレメント再生時期検出手段111が設けら
れており、その出力がヒータ駆動回路106を構成する
再生用タイマ・リレーに入力されている。次に、上述し
た排気微粒子処理装置の動作について説明する。
In the exhaust passage 101 on the upstream side of the filter element 104, there is provided a filter element regeneration timing detecting means 111 including an exhaust pressure sensor for detecting the regeneration timing of the filter element 104, The output is input to the regeneration timer relay that constitutes the heater drive circuit 106. Next, the operation of the above exhaust particulate treatment device will be described.

【0014】フィルタエレメント104で排気微粒子を
捕集する場合は、フィルタエレメント104の内周から
外周に向けて排気を通過させることで、通過の際にフィ
ルタエレメント104で排気微粒子を捕集し、その後排
気口103及び消音器等(図示せず)を介して排気を車
外へ排出する。また、フィルタエレメント104の再生
時期が来たときには、ヒータ駆動回路106を機関停止
後に駆動して、再生用ヒータ105に通電することでフ
ィルタエレメント104の再生を開始する。具体的に
は、例えば、排気圧力センサの出力値が所定値以上にな
った場合に再生時期が来たと判断し、ヒータ駆動回路1
06の再生・警告ランプを点灯させることで、運転者等
に再生時期の到来を報知し、これを見た運転者等が再生
スイッチをONすることで再生用ヒータ105に通電
し、フィルタエレメント104の再生を開始する。な
お、排気圧力センサによって検出される排気圧力が所定
値以上になった場合に、イグニッションスイッチOFF
後に自動的にヒータ105に通電を開始するようにして
も良い。このヒータ105の通電加熱により、フィルタ
エレメント104に堆積された排気微粒子が着火・燃焼
され、フィルタエレメント104の再生処理が行われ
る。
When the exhaust particles are collected by the filter element 104, the exhaust particles are collected from the inner circumference to the outer circumference of the filter element 104 so that the exhaust particles are collected by the filter element 104 at the time of passage. Exhaust gas is exhausted to the outside of the vehicle through the exhaust port 103 and a silencer (not shown). When it is time to regenerate the filter element 104, the heater driving circuit 106 is driven after the engine is stopped, and the regeneration heater 105 is energized to start regeneration of the filter element 104. Specifically, for example, when the output value of the exhaust pressure sensor exceeds a predetermined value, it is determined that the regeneration time has come, and the heater drive circuit 1
By turning on the regeneration / warning lamp of No. 06, the driver or the like is informed of the arrival of the regeneration time, and the driver or the like who sees this turns on the regeneration switch to energize the regeneration heater 105 and the filter element 104. Start playing. If the exhaust pressure detected by the exhaust pressure sensor exceeds a specified value, the ignition switch will turn off.
It is also possible to automatically start energizing the heater 105 later. Due to the electric heating of the heater 105, the exhaust particulates deposited on the filter element 104 are ignited and burned, and the filter element 104 is regenerated.

【0015】このフィルタエレメント104の再生処理
過程においては、フィルタエレメント104に堆積され
た排気微粒子が燃焼を開始すると、昇温された再生用空
気によってフィルタケース102内にはその上部へ向か
う自然対流が発生し、排気口103及び消音器(図示せ
ず)を介して車外へ排出される。また、フィルタケース
102の周壁に設けられた外気連通部107から、外気
がフィルタケース102内に導入され、自然対流により
フィルタエレメント104に再生用空気が逐次供給され
る。
In the regeneration treatment process of the filter element 104, when the exhaust particulates deposited on the filter element 104 start to burn, natural convection toward the upper portion of the filter case 102 is caused by the heated regeneration air. It is generated and discharged to the outside of the vehicle through the exhaust port 103 and a silencer (not shown). Further, the outside air is introduced into the filter case 102 from the outside air communicating portion 107 provided on the peripheral wall of the filter case 102, and the regeneration air is sequentially supplied to the filter element 104 by natural convection.

【0016】次に、本発明に係る排気微粒子処理装置に
特有の構成を、実施例に基づいて説明する。図3は、
求項1又は2記載の発明に係るヒータの第1の実施例
で、縦置型の排気微粒子処理装置における円筒形状のヒ
ータ105には、電気抵抗の増加によって発熱量が増加
するようにその周壁にスリット108が設けられてお
り、このスリット108は、鉛直方向の略下半分では密
に、鉛直方向の略上半分では粗に形成されている。かか
る構成によると、スリット108の密な部分(略下半
分)では、電気抵抗の増加が大きいため発熱量の増加が
著しく、粗な部分(略上半分)では、電気抵抗の増加が
少ないため発熱量の増加が僅かとなる。つまりヒータ1
05の発熱量は、上部に比べ下部が大きい構成となって
いる。
Next, the constitution peculiar to the exhaust particulate treatment system of the present invention will be explained based on embodiments. 3,
In the first embodiment of the heater according to the invention of claim 1 or 2, in the cylindrical heater 105 in the vertical exhaust particulate treatment apparatus, the peripheral wall of the heater 105 is arranged so that the amount of heat generation increases due to an increase in electrical resistance. Slits 108 are provided, and the slits 108 are densely formed in a substantially lower half in the vertical direction and coarsely formed in a substantially upper half in the vertical direction. According to such a configuration, in the dense portion (approximately the lower half) of the slit 108, the increase in the electric resistance is large and the amount of heat generation is significantly increased. The increase in volume is slight. That is, heater 1
The heat generation amount of 05 is larger in the lower part than in the upper part.

【0017】かかるヒータ105を有する排気微粒子処
理装置において、フィルタエレメント104の再生処理
を行う場合には、フィルタエレメント104の下部が最
も高温になる。そして、高温となったフィルタエレメン
ト104の下部の周囲に存在する再生用空気が昇温さ
れ、自然対流によってその上部に位置するフィルタエレ
メント104を加熱する。つまり、フィルタエレメント
104の熱はその上方へと逐次伝達されていく。すなわ
ち、フィルタエレメント104の上部は、ヒータ105
及び熱伝達によって加熱されるため、かかる位置のヒー
タ105の発熱量は、その下方に位置するヒータ105
の発熱量より少なくても、フィルタエレメント104全
体としては、フィルタエレメント104を略均一な温度
に加熱することができる。また、ヒータ105の上部に
おける発熱量が少ないため、全体としての消費電力を低
減することも可能となる。
In the exhaust particulate treatment apparatus having such a heater 105, when the filter element 104 is regenerated, the temperature below the filter element 104 becomes the highest. Then, the temperature of the regeneration air existing around the lower portion of the filter element 104, which has reached a high temperature, is raised, and the filter element 104 located above it is heated by natural convection. That is, the heat of the filter element 104 is sequentially transferred upward. That is, the upper portion of the filter element 104 has the heater 105.
And the heat generated by the heater 105 at this position is heated by heat transfer.
Even if it is less than the heat generation amount of the filter element 104, the filter element 104 as a whole can be heated to a substantially uniform temperature. Further, since the amount of heat generated in the upper part of the heater 105 is small, it is possible to reduce the power consumption as a whole.

【0018】なお、上述した第1の実施例におけるヒー
タ105の構成は、図2及び4に示すように、フィルタ
エレメント104を略水平に設置した横置型の排気微粒
子処理装置にも適用することができる。この場合には、
ヒータ105の鉛直方向の略下半分ではスリット108
が密に、略上半分ではスリット108が粗に形成されて
いる。このヒータ105の作用・効果は、上述した縦置
型の排気微粒子処理装置と同一であるので、ここではそ
の説明は省略する。
The structure of the heater 105 in the first embodiment described above can be applied to a horizontal exhaust particulate treatment apparatus having the filter element 104 installed substantially horizontally as shown in FIGS. 2 and 4. it can. In this case,
The slit 108 is formed in the lower half of the heater 105 in the vertical direction.
Are densely formed, and the slits 108 are roughly formed in the upper half. The operation and effect of this heater 105 are the same as those of the above-mentioned vertical exhaust particle treatment apparatus, and therefore the description thereof is omitted here.

【0019】図5は、請求項3記載の発明に係るヒータ
の第2の実施例で、縦置型の排気微粒子処理装置におけ
る円筒形状のヒータ105の周壁に設けられたスリット
108は、鉛直方向の下部から上部にかけて、密から粗
に連続的に変化するように形成されている。かかる構成
によると、ヒータ105の発熱量は、鉛直方向下部が最
も大きく、そこから上部に向かうにつれ徐々に小さくな
る。
FIG. 5 shows a second embodiment of the heater according to the invention as defined in claim 3 , in which the slit 108 provided on the peripheral wall of the cylindrical heater 105 in the vertical exhaust gas treatment apparatus is arranged in the vertical direction. It is formed so as to change continuously from dense to coarse from the lower part to the upper part. According to this structure, the amount of heat generated by the heater 105 is the largest in the lower part in the vertical direction, and gradually decreases from the upper part to the upper part.

【0020】かかるヒータ105を有する排気微粒子処
理装置において、フィルタエレメント104の再生処理
を行う場合には、第1の実施例と同じように、フィルタ
エレメント104の下部の熱が上方へと逐次伝達される
が、ヒータ105の発熱量が連続的に変化しているの
で、このような熱の伝達がフィルタエレメント104の
全長に渡り連続的に行われる。つまり、第1の実施例に
比べてフィルタエレメント104をより均一な温度に加
熱することができる。このため、フィルタエレメント1
04の加熱がより効果的に行え、全体としての消費電力
をより低減することも可能となる。
In the exhaust particulate treatment apparatus having such a heater 105, when the regeneration treatment of the filter element 104 is performed, the heat of the lower portion of the filter element 104 is successively transferred upward as in the first embodiment. However, since the heat generation amount of the heater 105 is continuously changing, such heat transfer is continuously performed over the entire length of the filter element 104. That is, the filter element 104 can be heated to a more uniform temperature as compared with the first embodiment. Therefore, the filter element 1
The heating of 04 can be performed more effectively, and the power consumption as a whole can be further reduced.

【0021】なお、上述した第2の実施例におけるヒー
タ105の構成は、横置型の排気微粒子処理装置にも適
用することができる。この場合の、ヒータ105の構成
及びその作用・効果は上述した第2の実施例と略同一で
あるので、ここではその説明は省略する。図6は、請求
項4記載の発明に係るヒータの第3の実施例で、内燃機
関から排出される排気微粒子の捕集能力を向上させるた
めに、複数(本実施例では、2つ)のフィルタエレメン
ト104を並列に設置した横置型の排気微粒子処理装置
である。夫々のフィルタエレメント104は略水平に置
かれ、これらのフィルタエレメント104が略鉛直方向
上下に並列に設置されている。個々のフィルタエレメン
ト104に嵌合されたヒータ105のスリット108
は、その鉛直方向上部より下部が密に形成されている。
かかるヒータ105を複数組み合わせた場合にも、全体
としてのスリット108は、その鉛直方向上部より下部
が密に形成されている。つまり、ヒータ105における
スリット108は、ヒータ105を個々として、或い
は、組み合わせた全体として見ても、その鉛直方向上部
より下部が密になっている。
The configuration of the heater 105 in the second embodiment described above can also be applied to a horizontal exhaust particulate processing apparatus. In this case, the structure of the heater 105 and its operation and effect are substantially the same as those of the second embodiment described above, and therefore the description thereof is omitted here. Figure 6 billing
In the third embodiment of the heater according to the invention of Item 4 , a plurality of (two in this embodiment) filter elements 104 are arranged in parallel in order to improve the ability to collect exhaust particulates discharged from the internal combustion engine. This is a horizontal exhaust particulate treatment device installed in. The respective filter elements 104 are placed substantially horizontally, and these filter elements 104 are placed in parallel in the substantially vertical direction. Slit 108 of heater 105 fitted to each filter element 104
Are formed so that the lower part is denser than the upper part in the vertical direction.
Even when a plurality of such heaters 105 are combined, the slit 108 as a whole is formed so that the lower part is denser than the upper part in the vertical direction. In other words, the slits 108 in the heater 105 are denser in the lower portion than the upper portion in the vertical direction when the heaters 105 are individually or combined as a whole.

【0022】かかるヒータ105を有する横置型の排気
微粒子処理装置において、フィルタエレメント104の
再生処理を行う場合には、夫々のフィルタエレメント1
04に関しては、第1の実施例と同じように、フィルタ
エレメント104の下部の熱が上方へと逐次伝達される
が、本実施例では、複数のフィルタエレメント104に
嵌合されたヒータ105の発熱量が全体として連続的に
変化しているので、単独のヒータ105を単に組み合わ
せたものに比べて効率的に夫々のフィルタエレメント1
04を加熱することができ、全体としての消費電力を低
減することができる。
In the horizontal exhaust gas treatment apparatus having such a heater 105, when the filter element 104 is regenerated, each filter element 1
Regarding No. 04, as in the first embodiment, the heat of the lower part of the filter element 104 is sequentially transferred upward, but in this embodiment, the heat generated by the heater 105 fitted to the plurality of filter elements 104 is generated. Since the amount is continuously changing as a whole, each filter element 1 can be efficiently used as compared with the case where only the single heater 105 is combined.
04 can be heated, and the power consumption as a whole can be reduced.

【0023】[0023]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1記載の発
明によれば、排気微粒子を燃焼除去する電熱ヒータの鉛
直方向下部側の発熱量を、鉛直方向上部側の発熱量より
大きくしたから、フィルタエレメントの下部の温度が最
も高くなり、自然対流による再生用空気を介してその熱
が上部に位置するフィルタエレメントに伝達され、電熱
ヒータ上部側の発熱量が少なくとも、フィルタエレメン
ト全体を略均一な温度に加熱することができる。また、
電熱ヒータ上部側における発熱量が少ないため、全体と
しての消費電力を低減することも可能となる。
As described above, according to the first aspect of the present invention, the heating value on the lower side in the vertical direction of the electric heater for burning and removing exhaust particulates is made larger than the heating value on the upper side in the vertical direction. The temperature at the bottom of the filter element becomes the highest, and the heat is transferred to the filter element located at the upper part through the regeneration air by natural convection, and the heat generation amount at the upper side of the electric heater is at least almost uniform over the entire filter element. It can be heated to various temperatures. Also,
Since the amount of heat generated on the upper side of the electric heater is small, it is possible to reduce the overall power consumption.

【0024】このとき、電熱ヒータを薄板の伝導体から
なるフィルタエレメント内周に嵌合する円筒形状にする
と共に、その周壁に電気抵抗の増加により発熱量を変化
させるためのスリットを形成する構成としたから、電熱
ヒータの製造が容易になり、製造工程の工数削減及びコ
ストダウンを図ることが可能となる。また、電熱ヒータ
の鉛直方向下部側におけるスリットを、鉛直方向上部側
におけるスリットより密に形成したから、電熱ヒータの
下部側は電気抵抗の増加が大きいため発熱量が大きく、
一方電熱ヒータ上部側は電気抵抗の増加が少ないため発
熱量が少なくなり、再生処理時におけるフィルタエレメ
ント全体を略均一な温度に加熱することができる。
At this time, the electric heater is formed into a cylindrical shape that fits into the inner circumference of the filter element made of a thin plate conductor, and a slit for changing the amount of heat generated by increasing the electric resistance is formed on the peripheral wall. Therefore, the electric heater can be easily manufactured, and the number of manufacturing steps can be reduced and the cost can be reduced. Further, since the slits on the lower side in the vertical direction of the electric heater are formed more closely than the slits on the upper side in the vertical direction, the lower side of the electric heater has a large increase in electric resistance, and thus the amount of heat generated is large.
On the other hand, on the upper side of the electric heater, the amount of heat generation is small because the increase in electric resistance is small, and the entire filter element can be heated to a substantially uniform temperature during regeneration processing.

【0025】請求項2記載の発明によれば、電熱ヒータ
の鉛直方向略下半分のスリットを、鉛直方向略上半分の
スリットより密に形成したから、複雑なスリット形成加
工を行わなくとも、再生処理時におけるフィルタエレメ
ント全体を略均一な温度に加熱することができる。請求
項3記載の発明によれば、電熱ヒータの鉛直方向下部か
ら上部にかけて、スリットが密から粗に連続的に変化す
るように形成したから、電熱ヒータの発熱量が電熱ヒー
タ全長に渡り連続的に変化し、再生処理時におけるフィ
ルタエレメント全体を、請求項2記載の電熱ヒータに比
べて、より均一な温度に加熱することができる。
According to the second aspect of the present invention, since the slits in the lower half of the vertical direction of the electric heater are formed more closely than the slits in the upper half of the vertical direction, reproduction is possible without complicated slit forming processing. The entire filter element during processing can be heated to a substantially uniform temperature. Claim
According to the invention of Item 3 , since the slits are formed so as to change continuously from the lower part to the upper part in the vertical direction of the electric heater, the amount of heat generated by the electric heater continuously changes over the entire length of the electric heater. It is possible to heat the entire filter element during the regeneration process to a more uniform temperature as compared with the electric heater according to the second aspect of the present invention.

【0026】請求項4記載の発明によれば、フィルタエ
レメントを略水平にし、これを略鉛直方向上下に並列に
複数配置する構成とした場合に、複数の電熱ヒータを並
列に配置した全体としても、スリットが鉛直方向上部側
より下部側が密となるように形成したから、単独のヒー
タを単に並列に配置したものに比べて、効率的に夫々の
フィルタエレメントを加熱することができ、全体として
の消費電力を低減することができる。
According to the fourth aspect of the present invention, when the filter elements are arranged substantially horizontally and a plurality of filter elements are arranged substantially vertically in parallel, a plurality of electric heaters are arranged in parallel as a whole. Since the slits are formed so that the lower side is denser than the upper side in the vertical direction, it is possible to efficiently heat the respective filter elements, as compared with the case where the independent heaters are simply arranged in parallel. Power consumption can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の前提となる縦置型の排気微粒子処理
装置の全体図
FIG. 1 is an overall view of a vertical exhaust particulate processing apparatus that is a premise of the present invention.

【図2】 同上の横置型の排気微粒子処理装置の全体図FIG. 2 is an overall view of the horizontal exhaust particle treatment apparatus of the same as above.

【図3】 請求項1又は2記載の発明に係る一実施例の
ヒータ詳細図
FIG. 3 is a detailed view of a heater according to an embodiment of the invention as defined in claim 1 or 2 .

【図4】 同上の他の実施例のヒータ詳細図FIG. 4 is a detailed view of a heater according to another embodiment of the above.

【図5】 請求項3記載の発明に係る一実施例のヒータ
詳細図
FIG. 5 is a detailed view of a heater of an embodiment according to the invention of claim 3 ;

【図6】 請求項4記載の発明に係る一実施例のヒータ
詳細を示し、(a)は正面図、(b)は側面図
6 shows a heater details of one embodiment according to the invention of claim 4, wherein, (a) represents a front view, (b) is a side view

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 排気通路 102 フィルタケース 104 フィルタエレメント 105 ヒータ 108 スリット 101 exhaust passage 102 filter case 104 filter elements 105 heater 108 slits

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F01N 3/02 H05B 3/40 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) F01N 3/02 H05B 3/40

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】内燃機関の排気通路に、排気中の排気微粒
子を捕集する略中空円筒状のフィルタエレメントを内装
するフィルタケースを備え、捕集した排気微粒子を電熱
ヒータにより燃焼除去することで前記フィルタエレメン
トを再生するようにした内燃機関の排気微粒子処理装置
において、前記電熱ヒータは、薄板の電導体から形成され、前記フ
ィルタエレメント内周に嵌合する円筒形状であり、か
つ、電気抵抗の増加によって発熱するように円筒形状の
周壁にスリットが設けられている構成であり、前記電熱
ヒータの鉛直方向下部側におけるスリットを、鉛直方向
上部側におけるスリットより密に形成することで、 前記
電熱ヒータの鉛直方向下部側の発熱量を、鉛直方向上部
側の発熱量より大きくしたことを特徴とする内燃機関の
排気微粒子処理装置。
1. An exhaust passage of an internal combustion engine is provided with a filter case having a substantially hollow cylindrical filter element for collecting exhaust particles in exhaust gas, and the collected exhaust particles are burned and removed by an electric heater. In the exhaust particulate treatment device for an internal combustion engine, wherein the filter element is regenerated, the electrothermal heater is formed of a thin plate electric conductor,
It has a cylindrical shape that fits inside the filter element.
The cylindrical shape to generate heat due to the increase of electric resistance
The peripheral wall has a slit, and the electric heat
The slit on the lower side of the heater in the vertical direction is
The exhaust gas fine particle treatment apparatus for an internal combustion engine , wherein the heat generation amount on the lower side in the vertical direction of the electric heater is made larger than the heat generation amount on the upper side in the vertical direction by forming the slit more densely than the slit on the upper side .
【請求項2】前記電熱ヒータの鉛直方向略下半分のスリ
ットを、鉛直方向略上半分のスリットより密に形成した
ことを特徴とする請求項1記載の内燃機関の排気微粒子
処理装置。
2. A slot in the lower half of the electric heater in the vertical direction.
Is formed more closely than the slit in the upper half of the vertical direction.
Exhaust particulate processing device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein a.
【請求項3】前記電熱ヒータの鉛直方向下部から上部に
かけて、前記スリットが密から粗に連続的に変化するよ
うに形成したことを特徴とする請求項1記載の内燃機関
の排気微粒子処理装置。
3. The electric heater is arranged from the lower part to the upper part in the vertical direction.
As a result, the slits change from dense to coarse continuously.
The exhaust particulate treatment device for an internal combustion engine according to claim 1 , wherein the exhaust particulate treatment device is formed as described above .
【請求項4】前記フィルタエレメントを略水平にし、該
フィルタエレメントを略鉛直方向上下に並列に複数配置
する構成とした場合に、前記フィルタエレメントに嵌合
された電熱ヒータのスリットを、複数の電熱ヒータを並
列に配置した全体としても、鉛直方向上部側より下部側
が密となるように形成したことを特徴とする請求項1〜
3のうちいずれか1つに記載の内燃機関の排気微粒子処
理装置。
4. The filter element is substantially horizontal,
Multiple filter elements are arranged vertically in parallel in the vertical direction.
If it is configured to fit, it fits into the filter element
The slits of the electric heater
As a whole arranged in rows, the lower side than the upper side in the vertical direction
Are formed to be dense.
4. The exhaust particulate treatment device for an internal combustion engine according to any one of 3 .
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